【Verilog基础】一文搞懂有限状态机（FSM）

一、状态机介绍

Verilog 是硬件描述语言，硬件电路是并行执行的，当需要按照流程或者步骤来完成某个功能时，代码中通常会使用很多个 if 嵌套语句来实现，这样就增加了代码的复杂度，以及降低了代码的可读性，这个时候就可以使用状态机来编写代码。 状态机相当于一个控制器，它将一项功能的完成分解为若干步，每一步对应于二进制的一个状态，通过预先设计的顺序在各状态之间进行转换，状态转换的过程就是实现逻辑功能的过程。

状态机，全称是有限状态机（Finite State Machine，缩写为 FSM），是一种在有限个状态之间按一定规律转换的时序电路，可以认为是组合逻辑和时序逻辑的一种组合。 状态机通过控制各个状态的跳转来控制流程，使得整个代码看上去更加清晰易懂， 在控制复杂流程的时候，状态机优势明显，因此基本上都会用到状态机，如 SDRAM 控制器等。

根据状态机的输出是否与输入条件相关，可将状态机分为两大类，即摩尔(Moore)型状态机和米勒(Mealy)型状态机。

• Mealy状态机：组合逻辑的输出不仅取决于当前状态，还取决于输入状态。
• Moore状态机：组合逻辑的输出只取决于当前状态